Схема лвс предприятия. Локальная сеть своими руками: Общие правила построения домашней сети и ее основные компоненты

Схема лвс предприятия. Локальная сеть своими руками: Общие правила построения домашней сети и ее основные компоненты
Схема лвс предприятия. Локальная сеть своими руками: Общие правила построения домашней сети и ее основные компоненты
03.05.2020

В самом названии Локальная вычислительная сеть уже заложено назначение, функции и ограничения системы. Разберем название на составляющие. Локальная , образовано от английского local – местный, то есть сеть привязана к конкретному географическому месту и имеет ограничения по территории, вычислительная , связано с составом сети (вычислительное оборудование, ПО) и ее назначением, сеть – подразумевает под собой объединение вычислительного оборудования и ПО на определенной территории (локальной) в сеть (по средствам кабелей).

Таким образом можно сформулировать определение Локально вычислительной сети (ЛВС) – это система взаимосвязанных вычислительных ресурсов (компьютеры, серверы, маршрутизаторы, програмное обеспечения и др.), распределенных по сравнительно небольшой территории (офис или группа зданий), служащая для приема-передачи, хранения и обработки информации различного рода.

Разные локально вычислительные сети могут функционировать по отдельности или быть связаны между собой с помощью средств коммуникаций, например на предприятиях с филиальной сетью в разных городах. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой локально-вычислительной сети. Существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры), но они всё равно относят к локальным.

Назначением ЛВС является обеспечение совместного и одновременного доступа определенной группы лиц к данным, программам и оборудованию (компьютеры, принтеры, графопостроители, устройства хранения и обработки файлов и баз данных) и передача данных (электронная графика, обработка текстов, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи).

Например: менеджер принимает заказ и вводит его в компьютер, далее заказ поступает в бухгалтерию и там формируется счет, одновременно может приходить информация в юридическую службу для создания договора.

Характеристики ЛВС:

  • Высокоскоростные каналы (1- 400 Мбит\с), принадлежащие преимущественно одному пользователю;
  • Расстояние между рабочими станциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч метров;
  • Передача данных между станциями пользователей ЭВМ;
  • Децентрализация терминального оборудования, в качестве которого используются микропроцессоры, дисплеи, кассовые устройства и т.д.
  • Передача данных абонентам, подключенным к сети, по общему кабелю;

Основными функциями ЛВС являются:

  • Обеспечение одновременного доступа к оборудованию, программному обеспечению и информации, объединенным в сеть;
  • Минимизация риска несанкционированного доступа к информации и сетевым ресурсам;
  • Разграничение доступа к информации и сетевым ресурсам;
  • Обеспечение быстрого и конфиденциального обмена и одновременной работы с информацией определенному кругу лиц;
  • Контроль над информационными потоками, в том числе входящими и исходящими;
  • Разграничение контрольных функций и ответственных лиц на каждом узле (за каждый узел отвечает системный администратор, выполняющий обслуживающую и, как правило, контрольные функции);
  • Оптимизация расходов на ПО и оборудование за счет их коллективного использования (например один принтер на несколько отделов и др.)

В результате применения ЛВС объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему, которая имеет свои особенные преимущества:

  • Возможность удаленного доступа к оборудованию, ПО и информации;
  • Оптимизация ресурсов работы процессора;
  • Меньшее количество и интенсивность ошибок по сравнению с сетью на базе телефонных каналов;
  • Пропускная способность выше, чем у глобальной сети;
  • Возможность реконфигурации и развития путем подключения новых терминалов

Область применения локальных сетей очень широка, в настоящее время такие системы есть практически в каждом офисе (например, установлен один принтер на несколько компьютеров, или несколько компьютеров используют одно ПО, допустим 1С:Бухгалтерия и др.). С каждым днем потоки информации становятся больше, используемое программное обеспечение сложней и функциональней, география деятельности организаций расширяется. Применение средств ЛВС становится не просто желательным, а необходимым для успешной деятельности и развития бизнеса, науки, обучения студентов, школьников, подготовки и переподготовки специалистов, выполнения государственных программ и функций и др.

Структура функционирования сети.

Структура локальной сети определяется принципом управления и типом связи, зачастую она основывается на структуре обслуживаемой организации. Применяются виды топологии: шинная, кольцевая, радиальная, древовидная. Наиболее распространены первые два вида, за счет эффективного использования каналов связи, простоты управления, гибких возможностей расширения и изменения.


Топология “шина” – все компьютеры связываются в цепочку, подключением к магистральному кабельному сегменту (стволу), на его концах размещаются «терминаторы», для гашения сигнала, распространяющегося в обе стороны. Компьютеры в сети соединяются коаксиальным кабелем с тройниковым соединителем. Пропускная способность сети – 10 Мбит/с, для современных приложений, активно использующих видео и мультимедийные данные, этого недостаточно. Преимущество этой топологии заключается в низкой стоимость проводки и унификации подключений.

Шинная топология является пассивной. Сбой одного компьютера не влияет на работоспособность сети. Повреждение магистрального кабеля (шины) ведет к отражению сигнала и вся сеть в целом становится неработоспособной. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Топология “дерево” – более развитая конфигурация типа “шина”. К общей магистральной шине через активные повторители или пассивные размножители присоединяются несколько простых шин.


Топология “звезда” (star) – является наиболее быстродействующей из всех топологий, информация между периферийными рабочими станциями проходит через центральный узел вычислительной сети. Центральный узел управления – файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана только с центральным узлом. Затраты на прокладку кабелей достаточно высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

В случае последовательностной конфигурации ЛВС каждое устройство подключения к физической среде передает информацию только одному устройству. При этом снижаются требования к передатчикам и приемникам, поскольку все станции активно участвуют в передаче.

Топология “кольцо” (ring) – компьютеры соединяются сегментами кабеля, имеющего форму кольца, принципиально идентична шинной, за исключением необходимости использования «терминаторов». В случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя.

Сигналы передаются только в одном направлении. Каждая станция непосредственно соединена с двумя соседними, но прослушивает передачу любой станции. Кольцо составляют несколько приемопередатчиков и соединяющая их физическая среда. Все станции могут иметь права равного доступа к физической среде. При этом одна из станций может выполнять роль активного монитора, обслуживающего обмен информацией. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах.

Компоненты построения простой локальной сети используются:

  • Адаптер (network adapter) – устройство, соединяющее компьютер (терминал) с сегментом сети;
  • Мост (bridge) – устройство, соединяющее локальные или удаленные сегменты сети;
  • Маршрутизатор (router) – устройство для ограничения широковещательного трафика посредством разбиения сети на сегменты, обеспечения защиты информации, управления и организации резервных путей между областями широковещания;
  • Коммутатор – устройство узкого назначения, эффективно сегментирует сеть, уменьшает области столкновений и увеличивает пропускную способность каждой оконечной станции.
  • Блоки бесперебойного питания – устройства для обеспечения работоспособности системы в случаях отключения основного источника питания.

Монтаж Локально-вычислительной сети (ЛВС)

Выбор вида топологии, среды доступа и состава Локально-вычислительной системы зависит от требований и потребностей Заказчика. Современные технологии позволяют разработать индивидуальный вариант, отвечающий всем требованиям и задачам.

Прокладку кабелей ЛВС, как и других видов кабельных сетей можно осуществлять разными способами. При выборе способа монтажа руководствуются индивидуальными архитектурными и конструктивными особенностями здания, его техническими характеристиками, наличием действующих сетей и иного оборудования, порядком взаимодействия слаботочных систем с другими системами. Принципиально можно выделить два метода – открытый и скрытый. Для скрытой проводки кабелей ЛВС используют конструкцию стен, полов, потолков это выглядит более эстетично, трассы защищены от посторонних воздействий, доступ к ним ограничен, прокладка производится сразу в специальные подготовленные места, обеспечиваются лучшие условия для последующего обслуживания. К сожалению возможность выполнить работы скрытым способом бывает редко, чаще приходится проводить работы открытым способом при помощи пластиковых коробов, вертикальных колон и лотков. Не стоит забывать, что есть еще способ прокладки кабелей по воздуху, чаще всего он применяется для коммуникации зданий, когда нет возможности проложить кабель в каналы или если это слишком дорого.

Монтаж ЛВС это сложная и ответственная работа , от качества ее выполнения зависит стабильность и корректность функционирования системы в целом, степень исполнения возложенных на нее задач, скорость передачи и обработки данных, количество ошибок и др. факторы. Относиться к этому нужно очень основательно и серьезно, так как любая сеть это основа (скелет и кровеносная система) целого организма из слаботочных систем, отвечающих за большое количество функций (от электронной почты до безопасности объекта). Каждое последующее вмешательство в работу действующей системы (расширение, ремонт и др.), требует затрат времени и средств, а их количество на прямую зависит от изначально заложенных в систему параметров, качества выполненных работ, квалификации разработчиков и исполнителей. Экономия средств на этапе проектирования и монтажа ЛВС, может обернуться куда большими тратами на стадии эксплуатации и абгрейда


Телеобработка данных - определенная организация информационно-вычислительного процесса, при которой ресурсы одной или нескольких ЭВМ одновременно используются многими пользователями через различные виды связи (каналы).

Система телеобработки данных обеспечивает реализацию двух основных способов обработки данных:

  1. Пакетный.
  2. Диалоговый.

Пакетный способ обработки данных предусматривает:

Объединение и группировку некоторого набора данных по каким-либо признакам в единый пакет;

Пакет передается за один сеанс связи;

Обработка данных возможна после передачи всего пакета;

Объем и время передачи не лимитируется.

Диалоговый способ обработки данных, характеризуется малым количеством данных, передаваемых ЭВМ (получаемых из нее) и малым временем реакции ЭВМ на принятый запрос абонента.

Существующие виды телеобработки данных представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Виды телеобработки данных

Вычислительная (компьютерная) сеть - комплекс территориально распределенных ЭВМ и терминальных устройств, связанных между собой каналами передачи данных.

Вычислительная (компьютерная) сеть предоставляет пользователям следующие возможности:

Оперативность и достоверность обмена информацией;

Повышение надежности работы за счет резервирования ресурсов;

Создание распределенных и централизованных баз данных;

Снижение пиковых нагрузок;

Специализация вычислительных ресурсов, перенос программных средств и одновременная работа над задачей нескольких пользователей;

Экономичность.

В зависимости от территориального расположения вычислительные сети разделяют на три основных класса:

Глобальные (WAN - Wide Area Network);

Региональные (MAN - Metropolitan Area Network);

Локальные (LAN - Local Area Network).

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (в пределах большого города, экономического региона, отдельной страны).

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (предприятия, организации, ВУЗа). Локальные сети являются основой информационных технологий в фирме.

Локальная вычислительная сеть- группа компьютеров и других устройств, представляющая собой систему распределенной обработки информации, размещенную на относительно небольшом пространстве (в отличие от глобальных и региональных вычислительных сетей) и позволяющую любому компьютеру непосредственно взаимодействовать с любым другим устройством этой сети.

Основными компонентами ЛВС являются:

Серверы (servers) – компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;

Рабочие станции или клиенты (clients) – компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым серверами или другими клиентами;

Рабочие группы (workgroups) – компьютеры, объединенные для выполнения общих задач;

Среда передачи (media) – способ соединения компьютеров;

Ресурсы (resources) – данные, приложения или периферийные устройства, совместно используемые в сети.

Современная классификация локальных сетей предполагается:

По назначению;

По организации управления;

По иерархии компьютеров;

По типам используемых компьютеров;

По топологии;

По организации передачи информации;

По физическим носителям сигналов.

По иерархии компьютеров:

1. Одноранговая сеть.

2. Сеть с выделенным сервером.

Достоинством одноранговой сети является то, что аппаратные средства и периферийные устройства, подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах. Организация и обслуживание одноранговых сетей относительное дешево. Недостатками такой сети является не большое количество пользователей, отсутствие возможности значительного расширения сети, вопросы защиты данных не критичны. Построение одноранговой сети представлено на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Одноранговая сеть

Сеть с выделенным сервером предполагает наличие в своем составе на только рабочих станций (ПК), но сервера. Построение такой сети представлено на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Сеть с выделенным сервером

В качестве достоинств такого построения сети можно отметить:

Надежная система защиты информации;

Высокое быстродействие;

Отсутствие ограничений на число рабочих станций;

Простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатками сети с выделенным сервером являются высокая стоимость, а также зависимость быстродействия и надежности сети от сервера.

Классификация локальных сетей по топологии :

  1. шина (bus);
  2. звезда (star);
  3. кольцо (ring);
  4. звезда-шина (star-bus);
  5. звезда-кольцо (star-ring);
  6. дерево (tree);
  7. сеть (mesh);
  8. смешанная или произвольная.

Основными (базовыми) типами построения сетей в представленной классификации являются – топология «звезда», шиннаяи кольцевая топологии.

Шинная топология . Построение локальной вычислительной сети по типу «шина» представлено на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. Построение ЛВС по типу «шина»

Достоинством шинной топологии является то, что рабочие станции могут быть установлены или отключены без прерывания работы всей сети, а также могут коммутироваться друг с другом без помощи сервера.

Как недостатки можно указать:

Обрыв сетевого кабеля приводит к выходу из строя всего участка сети от места разрыва;

Возможность несанкционированного подключения к сети.

Топология «звезда». Данная топология сети базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные устройства. Вся информация передается через центральный узел. Построение локальной сети по типу «звезда» представлено на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4. Построение ЛВС по типу «звезда»

Кольцевая топология. Достоинством сети данной топологии является сокращение времени доступа к данным. В качестве недостатков построение ЛВС по типу «кольцо» можно указать:

Неисправность одной станции может нарушить работу всей сети;

Подключение новых рабочих станций невозможно без выключения сети.

Построение локальной сети по типу «кольцо» представлено на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5. Построение ЛВС по типу «кольцо»

Сравнительная оценка сетей различной топологии по таким параметрам как надежность, пропускная способность и задержка представлена в таблице 3.2

Таблица 3.2. Сравнительная оценка сетей.

Характеристика Оценка
«Шина» и «Дерево» «Кольцо» «Звезда»
Надежность Разрыв кабеля выводит из строя ЛВС построенную по типу «шина», в ЛВС с типом «дерево» отсекает часть. Отказ в одной из оконечных систем ведет к отказу всей системы. Отказ центрального узла делает неработоспособной всю сеть. Отказ оконечных систем на работу всей сети не влияет.
Пропускная способность Падает по мере добавления новых узлов и при обмене длинными сообщениями. Падает по мере добавления новых узлов. Зависит от скорости внутренней системной шины центрального узла.
Задержка В ЛВС с типом «шина» зависит от числа узлов сети, в сети с типом «дерево» непредсказуема. Зависит от числа узлов сети. При большой нагрузке запросы могут блокироваться в центральном узле.

Классификация сетей по физическим носителям сигналов :

  1. Витая пара проводов. Достоинство - низкая стоимость. Недостатки:

Плохая помехозащищенность;

Низкая скорость передачи информации - до 10 Мбит/с;

Расстояние - до 100 м.

  1. Коаксиальный кабель . Обладает высокой помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 100 Мбит/с, расстояние - до 185 (500) м.
  2. Оптоволоконный кабель . Скорость передачи более 100 Мбит/с, не имеет излучения.
  3. Беспроводная сеть Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») на базе стандартов IEEE 802.11. Установка сети там, где развёртывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. Скорость работы сети более 100 Мбит/с. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

Федеральное агентство по образованию

ОМСКИЙ ИНСТИТУТ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТОРГОВО– ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Математика и информатика»

Контрольная работа

По курсу «Информатика»

На тему: «Основные принципы построения

локальных вычислительных сетей»

Вариант № 25

Введение……………………………………………………………………………...2

1. Понятие ЛВС……………………………………………………………………..3

2. Базовая модель OSI (OpenSystemInterconnection)…………………………….5

3. Архитектура ЛВС………………………………………………………………...8

3.1. Типы сетей…………………………………………………………………...8

3.2. Топологии вычислительной сети………………………………………….11

3.3. Сетевые устройства и средства коммуника­ций…………………………15

3.3.1.Виды используемых кабелей……………………………………........15

3.3.2.Сетевая карта………………………………………………………….16

3.3.3.Разветвитель (HUB)…………………………………………………..17

3.3.4.Репитер…………………………………………………………….......17

3.4. Типы построения сетей по методам передачи информации……………..18

4. Правила монтажа кабельной части ЛВС………………………………………19

Список литературы…………………………………………………………………26

Приложение…………………………………………………………………………27

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и бо­лее 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение пе­редачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из лю­бой точки земного шара, а так же об­мен информацией между компьютерами разных фирм производителей ра­бо­тающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислитель­ная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информацион­ный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организа­ции ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютер­ного парка и программного комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастаю­щих потребностей и возможностью дальнейшего посте­пенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.


1. Понятие ЛВС.

Что такое локальная вычислительная сеть (ЛВС)? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к еди­ному каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы полу­чили возможность одновременного использо­вания программ и баз данных несколькими пользователями.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому со­единению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, распо­ложенные на многих удален­ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объеди­няются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных.

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в инфор­мации.

Разделение программных средств.

Разделение программных средств, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора.

При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляе­мая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” мо­ментально, а только лишь че­рез специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

Многопользовательский режим .

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то те­кущая вы­полняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI) – взаимодействия открытых систем.

Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной сети.

рис.1 Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким ме­стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер может реализо­вать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру­гой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3

рис.2 Кольцевая топология

с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посы­лает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффектив­ной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по ка­бельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличи­вается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычисли­тельную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информа­ции, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограниче­ния на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

рис.3 Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функциони­рование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание сис­темы.

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычис­лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком­муникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

рис.4 Древовидная структура

3 .3. Сетевые устройства и средства коммуника­ций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают сле­дующие показатели:

· стоимость монтажа и обслуживания,

· скорость передачи информации,

· ограничения на величину расстояния передачи информации без дополни­тельных усилителей-повторителей (репитеров),

· безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

3.3.1. Виды используемых кабелей.

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с., легко наращивается, однако не защищена от помех. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и простота уста­новки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick), жел­тый кабель (yellow ca­ble) или 10BaseT5 . Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие помехоза­щищенности он является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис­пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet или 10BaseT2 . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит в секунду.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по­вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини­мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо­щью широко используемых малогабаритных байо­нетных разъемов (СР-50). Дополни­тельное экранирование не требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройни­ковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо­жет состав­лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо­жен на сетевой плате и как для гальваниче­ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловоло­конным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких миллиардов бит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются они там, где возникают электромагнитные поля помех или требу­ется передача информа­ции на очень большие расстояния без использования повтори­телей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответв­ле­ний в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединя­ются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в специальные гнезда (слоты расширения) всех компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключают сетевой кабель. Назначение платы сетевого адаптера:

Подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

Передача данных другому компьютеру;

Управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;

Плата сетевого адаптера принимает данные из сетевого кабеля и переводит в форму, понятную центральному процессору компьютера.


Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Эти программы реализуют функции подуровней управления логической связью и управление доступом к среде канального уровня модели OSI.

Разветвитель служит центральным узлом в сетях с топологией «звезда».

При передаче по сетевому кабелю электрический сигнал постепенно ослабевает (затухает). И, искажается до такой степени, что компьютер перестает его воспринимать. Для предотвращения искажения сигнала применяется репитер, который усиливает (восстанавливает) ослабленный сигнал и передает его дальше по кабелю. Применяются репитеры в сетях с топологией «шина».


3.4. Типы построения сетей по методам передачи информации.

Локальная сеть Token Ring.

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управле­ния доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

Устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

Пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

Маркер (Token);

Пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные . С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть Ethernet.

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet и нститутом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

Все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

10BaseT

В 1990 году институт IEEE выпустил спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. 10 BaseT (10 – скорость передачи 10 Мбит \ с., Base – узкополосная, Т – витая пара) – сеть Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно разветвитель сети 10BaseT выступают как многопортовый репитер. Каждый компьютер подключается к другому концу кабеля, соединенного с разветвителем, и использует две пары проводов: одну для приема, другую для передачи.

Максимальная длина сегмента 10BaseT – 100 м. Минимальная длина кабеля – 2,5 м. ЛВС 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

Для построения сети 10BaseT применяют:

Соединители RJ – 45 на концах кабеля.

Расстояние от рабочей станции до разветвителя не больше 100 м.

10Base2

В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2 (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная передача, 2 – передача на расстояние, примерно в два раза превышающее 100 м (фактическое расстояние 185 м).

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet, с максимальной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того существует ограничение на максимальное количество компьютеров, которое может быть подключено на 185 – метровом сегменте кабеля, - 30 штук.

Компоненты кабеля «тонкий Ethernet”:

BNC баррел – коннекторы (соединители);

BNC Т – коннекторы;

BNC – терминаторы.

Сети на тонком Ethrnet обычно имеют топологию «шина».Стандарты IEEE для тонкого Ethernet не предусматривают использование кабеля трансивера между Т – коннектором и момпьютером. Вместо этого Т – коннектор располагают непосредственно на плате сетевого адаптера.

BNC барелл – коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет увеличить его общую длину. Однако их использование необходимо свести к минимуму, поскольку они ухудшают качество сигнала.

Сеть на тонком Ethernet – экономичный способ реализации сетей для небольших отделений для рабочих групп. Используемый в такого типа сетях кабель относительно не дорогой, прост в установке, легко конфигурируется. Сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов (компьютеров и принтеров) на один сегмент.

Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из пяти сегментов кабеля, соединенных четырьмя репитерами, но только к трем сегментам при этом могут быть подключены рабочие станции. Таким образом два сегмента остаются зарезервированными для репитеров, их называют межрепитерными связями. Такая конфигурация называется правило 5 – 4 – 3.

10Base5.

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная передача, 5 – сегменты по 500 метров (5 раз по 100 метров)). Есть и другое ее название – стандартный Ethrnet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethrnet) обычно используют топологию “шина”. Толстый Ethrnet может поддерживать до 100 узлов (рабочих станций, репитеров и т. д.) на магистральный сегмент. Магистраль, или магистральный сегмент, - главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 метров при общей длине сети 2500 метров. Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Компоненты кабельной системы:

Трансиверы. Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем.

Кабели трансиверов. Кабель трансивера (ответвляющий кабель) соединяет кабель с платой сетевого адаптера.

DIX – коннектор, или AUI – коннектор. Этот коннектор расположен на кабеле трансивера.

Баррел – коннекторы и терминаторы.

Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистральных сегментов, соединенных репитерами (по спецификации IEEE 802.3), но только к трем сегментам при этом могут быть подключены компьютеры. При вычислении общей длины кабеля «толстый Ethernet” длина кабеля трансивера не учитывается, т. е. в расчет принимают только длину сегмента кабеля “ толстый Ethernet”. Минимальное расстояние между соседними подключениями – 2,5 метра. В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. Толстый Ethernet был разработан для построения ЛВС в рамках большого отдела лил всего здания.

Обычно в крупных сетях совместно используют толстый и тонкий Ethernet. Толстый Ethernet хорошо подходит в качестве магистрали, а для ответвляющихся сегментов применяют тонкий Ethernet. Вы наверно помните, что толстый Ethernet имеет медную жилу большего сечения и может передавать сигналы на большие расстояния, чем тонкий Ethernet. Трансивер соединяют с кабелем «толстый Ethernet”, AUI – коннектор кабеля трансивера включают в репитер. Ответвляющиеся сегменты «тонкого Ethernet» соединяют с репитером, а к ним уже подключаются компьютеры.

10BaseFL.

10BaseFL (10 – скорость передачи 10 Мбит / с, Base – узкополосная передача, FL – оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены между собой оптоволоконным кабелем.

Основная причина популярности 10BaseFL – возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например, между зданиями). Максимальная длина сегмента 10BaseFL – 2000 метров.


Для подключения кабелей используются 8-контактные модульные розетки (modular jack). На кабелях устанавливают с помощью специальных обжимных клещей 8-контактные разъемы RJ-45.

Рис.5 Модульная розетка Рис. 6 8-контактные разъемы RJ-45

При обмене данными между двумя устройствами приемник одного из устройств должен быть соединен с передатчиком другого и наоборот. Перекрутка пар (cross-over) обычно реализуется внутри одного из устройств при разводке кабеля в разъеме. Некоторые порты концентраторов и коммутаторов поддерживают возможность смены типа разводки проводников в разъеме (MDI-X или Normal). Сетевые адаптеры компьютеров обычно не позволяют менять тип разводки порта и обозначаются как устройства с портом MDI или Uplink.

На рисунках 7 и 8 показаны варианты соединения портов прямым и перекрученным (cross-over) кабелем.

Кабельные стыки должны обеспечивать не менее 750 циклов соединение-разъединение.


Категория патч-кабеля должна соответствовать категории кабеля в горизонтальной системе.

· Патч-кабели должны иметь многожильные проводники для обеспечения достаточной гибкости.

Прокладка кабелей

1. Во избежание обрыва проводников натяжение не должно превышать 110N.

2. Радиус изгиба не должен быть меньше 4 диаметров кабеля для горизонтальной проводки.

3. Избегайте передавливания кабелей, причинами которого могут быть:

Перекручивание кабелей при установке;

Неаккуратное подвешивание кабелей;

Слишком плотная укладка кабелей в канал;

Характеристики кабеля: диаметр 0.2", RG-58A/U 50 Ом;

Приемлемые разъемы: BNC;

Максимальная длина сегмента: 185 м;

Минимальное расстояние между узлами: 0.5 м;

Максимальное число узлов в сегменте: 30

Спецификации кабеля приведены в таблице 1.

Таблица 1. Спецификации кабелей 10BASE2 (ThinNet) RG 58 A/U и RG 58 C/U

Таблица 2. Электрические спецификации кабелей категории 3, 4 и 5

Волновое сопротивление: 50 Ом

Максимальная длина сегмента: 500 метров

Минимальное расстояние между узлами: 2.5 м

Максимальное число узлов в сегменте: 100

Кабели AUI используются для соединения портов AUI с магистралями из толстого коаксиального кабеля. Максимальная длина кабеля составляет 50 метров.

Таблица 3. Спецификации кабелей AUI

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные составные части ЛВС. На сегодняшний день разработка и внедрение ИВС является одной из самых интересных и важных задач в области информационных технологий. Все больше возрастает необходимость в оперативной информации, постоянно растет трафик сетей всех уровней. В связи с этим появляются новые технологии передачи информации в ИВС. Среди последних открытий следует отметить возможность передачи данных с помощью обычных линий электропередач, при чем данный метод позволяет увеличить не только скорость, но и надежность передачи. Сетевые технологии очень быстро развиваются, в связи с чем они начинают выделяться в отдельную информационную отрасль. Ученные прогнозируют, что ближайшим достижением этой отрасли будет полное вытеснение других средств передачи информации (телевидение, радио, печать, телефон и т.д.). На смену этим «устаревшим» технологиям придет компьютер, он будет подключен к некоему глобальному потоку информации, возможно даже это будет Internet, и из этого потока можно будет получить любую информацию в любом представлении. Хотя нельзя утверждать, что все будет именно так, поскольку сетевые технологии, как и сама информатика – самые молодые науки, а все молодое – очень непредсказуемо.

Список литературы:

1. Н. Малых.Локальные сети для начинающих: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2000.

2. Н. Олифер, В. Олифер.Базовые технологии локальных сетей.Учебник. – М.: Диалог – МИФИ, 1996.

3. Компьютерные сети.Учебный курс/Пер. с англ. – М.: Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО «ChannelTradingLtd.», 1997.

4. Бэрри Нанс. Компьютерные сети: Пер. с англ. – М: Восточная книжная компания, 1996.


Приложение

Вариант 5. .

Вариант 5.

Таблица 5

Оборотная ведомость по учету

диетических продуктов питания

Наименование продукта Единица измерения Входящий остаток Обороты Исходящий остаток
Приход Расход

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

ЛВС классифицируются по назначению:

    Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.

    Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.

    Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.

    Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Базовая модель osi (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообще­ний.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформи­рована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного комму­никационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного по­яснения расчленим ее на семь уровней.

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems In­terconnection (OSI)). Эта модель явля­ется международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1 : физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2 : канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень 3 : сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4 : транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов;

Уровень 5 : сеансовый - поддержка диалога между удаленными про­цессами;

Уровень 6 : представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7 : прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится кон­кретная роль в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют про­токолом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с админи­стративными функциями, выполняющимися в пользова­тельском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надоб­ности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока ин­формация не будет передана в пользо­вательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функ­циональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня вклю­чают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коакси­аль­ный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уров­нем, так на­зываемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхро­низация, обнаружение и исправле­ние ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрути­зации, которые требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечи­вать обработку ошибок, мультип­лексирование, управление потоками данных. Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими про­цессами. Качество транспорти­ровки, безошибочность передачи, независи­мость вычислительных сетей, сервис транспорти­ровки из конца в конец, ми­нимизация затрат и адресация связи га­рантируют непрерывную и безоши­бочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управле­ния паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также под­готовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преоб­разование данных из кадров, ис­пользуемых для передачи данных в экранный формат или фор­мат для пе­чатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользовате­лей уже пе­реработанную информацию. С этим может спра­виться системное и пользовательское приклад­ное программное обеспече­ние.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в це­почку следующих друг за другом битов (двоичное коди­рование с помощью двух состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации располагают в определен­ной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества би­тов, ис­пользуемых в коде: код из четырех битов может представить макси­мум 16 значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых зна­ков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и разли­чающимися типами компьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуще­ствляется с помо­щью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные буквы англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода пред­ставить нельзя. Для представления национальных знаков применяют наи­более употребимый 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необхо­димо придерживаться согласованных и установленных пра­вил. Все они огово­рены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодейст­вующими партнерами.

Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опо­знава­тельные знаки начала блока и его конца).

Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудо­вания дан­ных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодей­ствия.

Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следова­тельно, вы­числение контрольных битов.

Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюся информацию.

Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхрони­зации ин­формаци­онных потоков. Так, например, если не хватает места в бу­фере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатыва­ются в периферийных устройст­вах (например, принтерах), со­общения и / или за­просы накапливаются.

Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстанов­ления, чтобы вернуться к определенному положению для повтор­ной передачи инфор­мации.

Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вме­няются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием").

Сетевые устройства и средства коммуника­ций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают сле­дующие показатели:

стоимость монтажа и обслуживания,

скорость передачи информации,

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни­тельных усилителей-повторителей(репитеров)),

безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость/

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако явля­ется помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и бес проблемная уста­новка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя­ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко­аксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи инфор­мации.

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на­ращива­ется, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При пе­редачи информации в базисной полосе частот на рас­стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстоя­ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласую­щий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или жел­тый кабель (yellow ca­ble). Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие помехоза­щищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас­стояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис­пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по­вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини­мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо­щью широко используемых малогабаритных байо­нетных разъемов (СР-50). Дополни­тельное экранирование не требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройни­ковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо­жет состав­лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо­жен на сетевой плате и как для гальваниче­ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.